Akkupakk felújítás

    Az előző posztban már vázoltam, hogy miért is szántam el magam, hogy belevágok egy akkupakk felújítási projektbe.  Már ott is említettem, hogy nem igazán vagyok a téma minden tudásával megáldott szakértője, itt is élnék ezzel. De adott volt két működésképtelen akkus csavarbehajtó, érdekelt is a terület, a mikroelektronikától – bár már nem ezzel keresem a mindennapi betevőmet - annyira nem kerültem messze, és fel is szerettem volna melegíteni a pákámat. A két érintett csavarbehajtó/fúró: CMI 18V és egy Pro Work AS12, mindkettő döglött akkupakkal, de működőképes töltőkkel.

Persze megpróbáltam a különböző cégek által végzett felújítási költségeit is felmérni: néhány ajánlat ezekről, az alábbiakban:

• A CMI 18-hoz 2 akkus, pakkonként ~20.000 Ft 2-3Ah/NiMh. Teljesen - kívül belül - új akku modul. Ez nekem túl ’profi’ kivitel (az eredeti – ha minden igaz - 1,2Ah NiCd akkuk helyett), nyilván nem is az én barkács szintű gépembe való. Egy másik: ~16.000 Ft az újraépített pakk (a belső), akár 2Ah-s NiCd akkumulátorokkal.
• A Pro Work AS12: ~11.000 Ft, 2Ah NiCd kivitel (eredetileg 1Ah-s akkuk voltak az enyémben), vagy ~15.000 Ft, 2-3Ah NiMh akkukkal

    Ezek az árak pont azok az ingerküszöb határok, amiknél az ember elgondolkodik, hogy egy zsír új, márkás, kétakkus, a munkaterület LED-es megvilágítású, övcsattal rendelkező, a kommentekben az egekig magasztaló, az enyéimnél lényegesen jobb nyomatékú, dizájnos, li-ion-os, kofferes, (…mit írjak még?) csavarbehajtó, már (2018.03.30) 18.000 Ft-tól is elérhető. Egy szerényebb nyomatékú, de az előzőhöz képest hasonló tulajdonságokkal rendelkező 14.000Ft.

    A különböző forrásanyagok áttanulmányozása után is – továbbá az is inspirált, hogy a gyártók is az újabb generációs termékeikben is már ezt használják - arra jutottam, hogy li-ion akkumulátorokkal fogom elvégezni a felújításukat. Ideje volt utána járni, hogy vajon mit is fog ez jelenteni a gyakorlatban!

De miért pont a li-ion? Pro és kontra.

    Egy akkus csavarbehajtóba akármilyen akkumulátort nem lehet beletenni, nagy áram (jellemzően 15-20A, de nem ritka a nagyobb indulási áram felvétel) leadására képes ipari típusokra (high drain) van szükség. Az sem baj, ha a kapacitása – ha már felújításról van szó – az eredetieket megpróbálja felülmúlni. A korábbi bejegyzésemben már kitértem arra, hogy az eredeti NiCd technológia számomra miért eleve kizárt. Ezzel nyilván lehet vitatkozni, de ha már egyszer belevágok egy akkumulátor beszerzésbe, akkor természetesen mérlegelem a nagyjából azonos kategóriába eső produktumok ár/érték arányát is. Csak néhány előny és hátrány a li-ion akksikkal kapcsolatban:

Előnyök

• A tárolt energia térfogat/súly aránya. Kisebb, könnyebb, ügyesebb.
• Nagyobb a cellafeszültség → kevesebb akku kell
• Nincs memória effektus 

Hátrányok

• Nagyon – ismétlem: nagyon – kényes technológia a töltés/kisütés kérdéskörében.
• A felhasználásuk nagy odafigyelést igényel. A nem kellően körültekintő kezelés esetén a cellák nagyon intoleránsak, az esetlegesen fellépő lítium tűz nem oltható vízzel! Talán ezt a cikket és videót is érdemes áttanulmányozni, hogy kellően óvatosak legyünk. 
• A kényesebb kezelési körülmények miatt kiegészítő elektronikákra van szükség, valamint az eredeti töltő dokkok átalakítása is könnyen a projekt szkópjába kerülhet. Pontosabban jobb, ha eleve számolunk ezzel is.

    Persze számos megközelítésből lehetne még folytatni a fenti felsorolásokat, de nagyjából már ezekből is érezni lehet, hogy sokkal több odafigyelést és körültekintőbb kezelést igényel a li-ion technológia. Első ránézésre ez akár el is tántoríthatja az embert, de némi kutakodással újabb elbizonytalanodáson eshet át: számos olcsó és könnyen használható kiegészítő modullal nagyon könnyen biztosítható mindaz a környezet, amiben minimum illő egy li-ion cellát üzemeltetni. Nos, én néha elbizonytalanodtam, hogy vajon tényleg megéri-e ez az egész, de egyrészt nyilván szakmai kíváncsiságtól,  másrészt az elérhető jobb minőség elérhetőségének lehetőségétől hajtva választottam a li-ion megoldást. 

Kötelező néznivalók, olvasmányok

Ha nincs semmilyen tapasztalatunk (de ha van, akkor is érdemes) a li-ion cellákkal kapcsolatban, akkor az alábbi linkeket ajánlom előtanulmányoknak, igen-igen hasznosak lehetnek a számunkra.

• Lítium-ion (Li-Ion) akkukról egyszerűen
• Li-Po - Li-ion akkumulátor és töltője fórum
• Li Ion alapozó kezdőknek, I, II, III fejezet (szerzőjük a fenti fórum RoliNyh nickje, érdemes figyelni a bejegyzéseit)
• Líthium-ion akkumulátorok üzemeltetési kérdései

 A továbbiakban nézzük is át, hogy milyen komponensek is kellenek egy akkucella felújításhoz!

Li-ion cellák

    A népszerűségük, a könnyű elérhetőségük miatt tulajdonképpen fel sem vetült bennem, hogy nem a 18650-es méretű cellákkal fogok próbálkozni. Felmérve a rendelkezésre álló helyet a 12V-ra 3S, a 18V-ra 5S cella bekötési konfigurációt választottam, a párhuzamosan kötött cellákkal való kapacitásnövelés a helyhiány miatt szóba sem jöhetett. Az világos volt, hogy nyilván csak olyan cellákat lehet használni, amik komoly áramok (≥15A) leadására is képesek, hiszen a csavarbehajtók motorjai induláskor és terheléskor elég jó "étvágyúak" tudnak lenni. Az is hamar egyértelművé vált, hogy igencsak figyelni kell, hogy milyen forrásokból szerezzük be a cellákat: nagyon sok a "téves" kapacitás megjelölés (mondjuk vannak ordítóan egyértelmű figyelmeztető jelek pl.: egy 45A folyamatos terhelhetőségű 8600mAh kapacitású cellát már meg se nézzünk), de vannak sajnos szándékos átverések is. Érdemes itt böngészgetni e témában, de itt vagy itt is lefagyhat a mosoly az arcunkról, hogy mi mindenre kell gondoltunk a cella kiválasztásánál, vagy a beszerzési forrás megválasztásánál.

    Mivel első nekifutásra egy tapasztalatszerző/pilot projektben gondolkodtam, úgy döntöttem, hogy vállalom a kockázatot és olyan akkutelepek bontásából származó cellákkal kísérletezgetek, amelyek újak ugyan, de a forr fül nyomok, darabkák vannak rajtuk. Egy nagyon ötletes videó a forr fülek eltávolítására itt látható. (Sajnos csak elkésve találtam rá, az én celláim hepehupásak maradtak...) Két ipari kivitelt választottam: a Sanyo/Panasonic UR18650 NSX  és az LG HE4 típusokat. A cellákhoz elég kedvező áron (~600-800 Ft/db) jutottam hozzájuk. Néhány érdekesebb/főbb paramétereik az alábbiakban láthatók.

BMS modulok

    A BMS (Batterry Management System) modul mindazt a macerát átveszi tőlünk, amikről a blog elején olvashattunk, használatukkal nagyon komfortos körülményeket teremthetünk a li-ion cellák számára. A BMS-ek feladatairól részletesebben itt, itt és itt  olvashatunk. Dióhéjban annyit róluk, hogy felügyelik az akkupakkok egyes celláinak üzemi körülményeit, védik cellákat a túltöltés és merítés ellen, rövidzár- és túlterhelésvédelemmel is rendelkezhetnek, a ballanszírozás segítségével próbálják a teljes pakk töltés-kapacitását kiegyenlítetten tartani, stb. Elég komplex feladatokat látnak el, érdemes a cikkeket végig futni. Egy BMS elég könnyen hozzáférhető akár a hazai piacon is, de fél, sőt harmad áron a távolkeletről is. Mivel én ráértem az akár 3-4 hetes ingyenes szállítási határidőt kivárni - közben összeraktam a ponthegesztőmet - így az utóbbit választottam.

    Sajnos a szükséges BMS kiválasztásának menete - a távolkeleti forrás esetén - nem merül ki abba, hogy egy adott akkupakk feszültségé és terhelési áramát ismerjük. Hihetetlen széles a választék a BMS-ek szolgáltatása terén: gyakorlatilag az összes BMS alapfeladatot akár egyenkénti, de azok tetszőleges korrelációjában is kínálják. Ezt értsd úgy, hogy egy egyszerű - semmi mást nem tudó - balancer-t simán BMS-ként hirdetik, de az alap BMS-eket kínálják úgy is, hogy csak rá kell dugni az eredeti töltőre és mindent tud. Vagy balance funkciót írnak egy olyan áramkörre is, amelyről - így utólag - látni lehet, hogy azt biztosan nem tudja. Nos ez a nem várt "kínálat sokszínűsége" elvett néhány napomat, mire átrágtam magam a BMS-ek fent említett forráscikkein, összehasonlítottam az egyes BMS-nek titulált termékek leírásain, valamint az egyes felsorolt szolgáltatások valódiságának felmérésén. Szerencsére sok ügyes  videó található erről a témáról is, hazai viszonylatban: itt, vagy szélesebb körből itt.

    Az esetek döntő többségében azért olyan termékek kapnak "BMS protection board" címet, amelyek valóban azok is, viszont továbbra sem tudom minden esetben eldönteni, hogy az adott áramkör valóban pl.: "charger" - azaz töltő - is egyben, mint ahogy azt hirdetik. 

• A BMS segítségével kialakított akkupakkokat közel azonos kapacitású (néhány forrásban ±100mAh-t írnak) cellákból kell kivitelezni!
• Ha nem vagyunk biztosak abban, hogy a kiszemelt BMS "charger" funkciókat is ellát-e, akkor a csavarbehajtó korábbi töltőjének átalakítása nem lesz kérdéses, a legcélszerűbb egy áramkorláttal ellátott kivitelben elkészíteni.
• A BMS maximális folyamatos áramterhelhetősége legyen összhangban a fúró teljesítményével. Nagyon lehangoló tud lenni, ha pl.: munka közben egyszer csak letilt a BMS és megáll a szerszámunk, mert épp beleszaladtunk egy keményebb anyagba. Ha van rá lehetőségünk, akkor mérjük meg a csavarbehajtók által felvett maximális áramot, és ahhoz próbáljunk meg keresni egy megfelelő BMS-t! Nekem nem volt, meg is lett az eredménye...

Az 5S-es BMS: CF-5S15A

    A CMI 18-as csavarbehajtónál szükséges 5S cella konfigurációhoz ezt a BMS-t választottam (így utólag már nem annyira volt jó az ötlet, de erről később). A specifikációja - eltérve a többségtől - elég korrektnek tűnt, max 15A-t képes folyamatosan leadni (rövid terheléseknél 20A) rövidzárvédett, és tudja, amit egy alap BMS-nek kell. Az már a specifikációjából kiderült, hogy valószínűleg nem tud balanszírozni, de mivel nekem 5S a konfigurációm, így nem annyira bánkódtam miatta. Az ára (~500Ft) meg egyenesen késztet arra, hogy ki kell próbálni. Azt tippeltem - lehetőségem nem volt rá, hogy ezt meg is mérjem -, hogy a 20A csúcs és a 15A folyamatos áramleadás elég lesz-e a célra. A termék lapján - és számos más helyen - megtalálható bekötési rajz alapján könnyen alkalmazható. Mivel nem ismertem a BMS-t, emiatt eleve úgy terveztem, hogy a töltőt is átalakítom egy 21V-os áramkorlátos megoldásra. Az, hogy a 18V helyett (az 5S cella konfig miatt) 21V is érheti a fúrót, nem tartottam annyira aggasztónak, egyrészt úgy sem tudok vele mit kezdeni, másrészt 3V eltérés miatt nem fog leégni a csavarbehajtó, ezt már az előző blogban említett vezetékes korából tudtam. 
    Ha épp ugyan ilyen eszköz akkupakkjának a felújításán gondolkodunk, akkor érdemes elolvasni a blog végét is, még mielőtt megrendelnénk a BMS-t... 

A 3S-es BMS: CF-3SJH-25A

    Ezt a típusú - pontosabban ennek a családnak egy másik implementációját - BMS-t egy videóból már "ismertem". Ránézésre is úgy véltem "látni rajta", hogy balasz funkciókat is valószínűleg képes ellátni (erre utal az 'Equalization Circuit' a termék hirdetésében is), bár erre szintén nincs igazán szükségem ebben a 3S cella konfigban sem. De nagyon jó az ára (~560Ft), a terhelhetőségét 12V-on több mint elégnek véltem. Valamelyik hasonló videóban nagy port vert fel az, hogy az ezzel a BMS-el átalakított akkupakkot "csak úgy bedugták" a korábbi töltőjébe. A kommentelők azt kifogásolták, hogy az át nem alakított NiCd töltő a BMS-nek nem megfelelő feszültséget ad, továbbá hogy ez a modul nem igazán alkalmas a töltés kontrollálására, stb. Emiatt ennél a csavarbehajtónál is eleve beterveztem a töltő átalakítását: a BMS 12,6V-13V-os töltőfeszültséget igényel, a táp itt is áramkorlátos lesz.

 Széljegyzetként: Ennek a modulcsaládnak van 4S konfigurációjú verziója is, én itt találtam rá egy olyan leírásra, amely megmutatta, hogy mire kell figyelni ahhoz, hogy már ránézésre meg tudjuk ítélni azt, hogy egy modul vajon tudhat-e balanszírozást-e vagy sem. (kb annyi, hogy ha annyi nagyméretű - pár száz ohmos - SMD ellenállás van rajta, ahány 'S' a cellák konfigurációja. Persze csupán a túlterhelés védelemmel ellátott BMS-eken is vannak nagyobb méretű ellenállások, de azok többnyire csak ezred ohmosak (R002-R004), egy vagy két (ha nagyobb a BMS áramkorlátja, akkor párhuzamosan kapcsolva) db van rajtuk.

A tápegység modulok 

A töltőáram megválasztása

    Az általam választott 18650-es li-ion cellák javasolt töltőárama 1,25 és 1,75A, hol az időre, hol a töltés során felvett áramra határozva meg a töltési folyamat végét. Mindegyik cellatípus a CC-CV protokollt igényli, amit jelen esetben a BMS-re és egy áramkorlátos tápegység közös munkájára lehet bízni. Az egyes cellák javasolt töltési áramértékét nem igazán szerettem volna kihasználni (az egyes fórumokon igen heves viták nyomait lehet olvasni e témában), így úgy döntöttem - lévén, hogy nem rendelkeznek a BMS-eim cella/akkupakk hőmérséklet ellenőrzéssel - hogy nagyjából  a javasolt értékek fele környékére (700-750mA) állítom be a töltőáramot.

A tápegységmodulok kiválasztása

    Tehát szükség van egy tápegység modulra, amely a kétfajta csavarbehajtóm BMS-e (21V, és 12,6-13V)  által megkívánt töltőfeszültségek mellett képes a ~700-750mA-os áramkorlátra. Szerencsére (vagy éppen nem, ki hogy látja) igen nagy a kínálat, az általam kiszemelt modulok ajánlatai itt találhatóak (DC-DC step down converter). Nagyjából ~400-500Ft az áruk, max 35V bemeneti feszültség mellett képesek 1.25-30V-ig szolgáltatni ~3A-t, 15W-ig hűtés nélkül. Mindegyik az LM2596-os kapcsolóüzemű táp IC köré épül. Amelyiknek 3 helitrimmer potija van (a képen a felső sor), azok még a töltőáram figyelésével a "kész" töltöttségi állapotot is képesek visszajelezni.

    Bár mindegyik tökéletesen megfelelne a célra, mindegyik SMD LED-ekkel jelzi az aktuális állapotokat, mégis a 3 potisokat választottam, hiszen nem baj, ha a töltőre rátekintve azonnal látjuk, hogy az akkupakk fel van-e már töltve. No de mikor is van a töltésnek vége? A fórumokat átolvasgatva elég nehéz egyértelmű választ találni arra, hogy vajon milyen töltőáram mellett lehet azt mondani egy akkupakkra/cellára, hogy fel van töltve. Egyrészt ott van a kapacitás 10%-a "ökölszabály". De ... elég nehéz megemészteni, hogy pl.: egy 3300mAh-s cellát feltöltöttnek vehetünk, ha még 330mA-t vesz fel. Másrészt vannak a - mások általi - tapasztalati 100-200mA-es határok, de olvastam már 70mA-ről is. Hát nem mondom, hogy egyszerű a dolog, de egy biztos: a cellák nem melegedhetnek jelentősen a töltés közben, így a fenti 700-750mA-es áramkorlát mellett az 50-70mA-es töltöttségi szint jelzését fogom megcélozni. Ez az érték viszonylag illeszkedik a cellák specifikációjában leírtakhoz is.

    A három potis kapcsolóüzemű tápmodulok láthatóan nagyon hasonlítanak egymáshoz. A CC/CV (Constant Current/Constant Voltage) jelzést az ábrámon csak 'túláram védelem'-nek, a CH (Charge) jelzést 'Töltés'-nek neveztem el, az 'OK' LED funkciója meg maradt 'OK'. A legszembetűnőbb eltérés az, hogy az OSKJ gyártmánynak (bal oldali, piros) ki vannak vezetve a LED csatlakozásai (amik nincsenek feliratozva), így kisáramú LED-ek segítségével a visszajelzések kivezethetőek a töltő előlapjára. A további eltérés, hogy az OSKJ és a LEIVIN (jobb oldali, kék) moduloknak a 'Töltés' (CH) és az 'OK' LED-jeinek viselkedése eltérő. Mig az OSKJ-nak az alsó (amúgy kék színű)  LED-je folyamatosan világít, ha kap betápot - de még ha a kimenetről is - a modul, addig a LEIVIN moduljának 'OK' és a 'CH' LED-je felváltva aktív. (A modulok jobb felső sarkában egy ellenállás más pozícióban van, lehet, hogy csak ennyi lenne az eltérés oka?)

    Az alábbi táblázatban megpróbáltam összeszedni, hogy mely modul esetében mely LED 'világol' (x), vagy épp 'sötét'  (-) egy adott töltési szituációban. 

    Bár a LEIVIN modul viselkedése szimpatikusabb, de a másik rendelkezik a kontrol LED-ek kivezetésével (igaziból az az ok, hogy nincs nagyítós asztali lámpám, egyébként belevágtam volna az SMD LED-ek /ki/forrasztásába), így azt választottam. A 'CH'/'OK' LED párost egy közös anódos kétszínű LED-el implementálva nagyon fel tudja dobni a látványt, ráadásul nem kell megfúrni a dokkolókat egy újabb lyukért.  Nekem - természetesen - közös katódos volt, így nem úsztam meg a furkálást (mert már lusta voltam beszerezni közös anódos duál LED-et...)

A töltők átalakítása

    A töltők átalakítása és beállításuk teljesen azonos módon történtek, így az alábbiakban csak a sajátosságokat említem meg az egyes típusoknál.

A 18V-os töltő

    A CMI 18V töltője egy elég robosztus darab, de kevés benne a hely. Mind ezek ellenére potikkal felfelé az dokkoló oldala és az akkupakkot fogató mélyedés közé pont befér a fenti táp modul. Az eredeti töltő paneljéről a csatlakozók és az egyenirányitó diódahídon kívül mindent kipakoltam. Az így lecsupaszított táp kapott még egy DC szűrést végző elkós (220uF/50V) simítást, majd a panel korábbi vezetését itt-ott megvágva, kábelezéssel kötöttem be az OSKJ tápmodult,  a kontroll LED-jeit kivezettem a dokkoló előlapjára. A tápmodul a ~31V bemenő DC feszültségről 21V-ot fog leadni, az áram 700mA körül lesz korlátozva.

 A 12V-os töltő

A Pro Work 12As eredeti töltője elég puritán: a külső AC-DC konvertere/adaptere - a méréseim szerint - üresjáratban 17V-ot ad le, míg 400mA-el terhelve már csak 12V-ot, ami jelen esetben kevés. Így a töltőt ki kellett egészíteni egy 15V/2A-os külső adapterrel, nem drága (~1.000Ft), a 2A meg több mint elég, és a csatlakozó mérete is pont megfelelő. A töltő dokkolója igen kicsi, a doboz középső műanyag csavaroszlopának eltávolítása nélkül el sem fér az új táp modul, így a két részt csak két csavar tartja össze, de így is stabil. A LED-ek szintén ki lettek vezetve a dokkoló előlapjára. 

A tápmodulok beállítása

    A modulok beállítása 3 részműveletből áll. Miután rákötöttük a bemenő feszültséget, az alábbi lépéseket kell elvégezni (minden potinak az órajárással egyező irányban való állításával növelni lehet az általa szabályozott értéket)

1. Az első/'Kimenő feszültség' potival be kell állítani a kívánt kimeneti feszültséget, ami a BMS töltőfeszültségének specifikációjából derül ki. Esetemben ez pontosan 21V ill. 12,6-13V-os értékeket jelent. Ebben a fázisban csak az 'OK' LED aktív.
2. A kimenetet egy nagyáramú (10-20A) árammérésre állított multiméterrel rövidre zárva az utolsó/'Kimenő áramkorlát' potival beállítjuk a kívánt maximális töltőáramot. Ez nálam a 700-750mA-es sáv. Ebben az állapotban mindhárom LED aktív (Esetleg a 'CH' (töltés) LED lehet, hogy nem, ha előtte már tekergettük)
3. És most jön a trükk (ezt már nem illusztrálom): olyan áramot kell kicsalni a modulból, amire azt mondjuk, hogy az akkupakk már fel van (vagy épp még nincs)  töltve. Én ezt egy ellenálláshálóval értem el: az adott feszültségen ~50-70mA-t állítottam be, majd a középső potival érhető el, hogy a középső 'CH' (Töltés) LED épp inaktív legyen. (Ebben a helyzetben a LEIVIN modul az 'OK' és a 'CH' LED-jeinek állapota váltják egymást)

  Ez az utóbbi két lépés nagyon nem akart nekem összejönni az elején, és eltartott néhány percig, amire rájöttem az okára. Úgy tekintettem a modulra, mint egy szokásos háromlábú stabilizátorra, amely a pozitív ágon végzi a feszültség és az áram szabályozását is. Így nem is kötöttem be a 'KI-' csatlakozást, mert minek is?... De... Be kell kötni! Ezek a modulok a negatív ágban figyelik az áramlimit elérését. Erre mondjuk rájöhettem volna, ha tüzetesebben megnézem a modulok másik oldalát is: a NYÁK-on kialakított 'S' alakú sönt elég látványos. (Hasonló modulok kapcsolási rajzát itt és itt találtam, ezeken is jól látszik a negatív ágba iktatott sönt...)   

A 18V-os 5S akkupakk átalakítása

    A BMS-t úgy tervezték, hogy az 5db egymás mellé állított akkucella tetejére lehessen a legkönnyebben illeszteni. Sajnos ezt az elrendezést hely hiányában nem lehet követni, a cellákat sátorszerűen (3db alkotja az alsó sort, 2db a felső sort) tudtam csak elhelyezni, majd erre a BMS-t. Az egyes cellákat az elrendezést követően ragasztópisztollyal rögzítettem, majd ponthegesztéssel (tudóóóóm, nemszép.... még reszelni kell a technikámon) kötöttem össze (5x0.15mm-es forrasztható nikkel ponthegesztő szalag, én itt szereztem be). A BMS-t szintén ragasztópisztollyal rögzítettem a cella csomaghoz. A BMS bekötése a cellákhoz egyszerű, nem lehet eltéveszteni, a nagyobb áramú részeknél nyilván vastagabb vezetékeket kell alkalmazni, én Ø1,5mm² vezetéket (H07V-K 1x1,5) használtam. 

    A pakk csavarbehajtó felöli csatlakozását a korábbi felhasználásával alakítottam ki. Az egész belső rész mechanikai stabilitását egyszerűen a csomagolástechnikában használt (kicsit tömörebb, merevebb) szivacsokkal oldottam meg úgy, hogy összeszerelve stabilan maradjanak a helyükön az alkatrészek, még akkor is, ha kissé nagyobb ütés is érné őket.

Néhány BMS-t az üzembehelyezés előtt rá kell dugni a töltőjére, csak akkor ad ki feszültséget. Bár ez nem olyan, de én is azzal kezdtem, hogy a (már átalakított) töltőjére dugtam. 

A 12V-os 3S akkupakk átalakítása

 A fentiekhez hasonló 'technikával' összeillesztett 3 cellát szintén ponthegesztéssel kötöttem egymáshoz. De itt a BMS és a cellák nagyon jól illeszthetők egymáshoz. Minden klasszul elfér, emiatt a BMS-t is ponthegesztéssel kötöttem az akkukhoz, addig is gyakorolva (értsd 'bénázva') a fogásokat.... (A BMS-ek cella csatlakozási  pontjai erősítettek, kifejezetten a 'ponthegeszthetőség' miatt. Ha forrasztani szeretnénk ezeket a pontokat, akkor előtte érdemes egy picit megkapargatni a felületüket, a forrasztóón nehezen terül el rajta e nélkül).

  Ezt a BMS-t sem kellett a töltőre dugással indítani, egyből adott feszültséget. 

Az akkupakkok cellafeszültség mérője

  A pakkokat kiegészítettem egy soros (1-8S) cella konfigban használható össz- és cellánkénti feszültségmérésre is alkalmas  kütyüvel, amely egy alacsony-feszültségriasztási funkciót is tartalmaz. Az ára mindössze 300Ft körül van, nagyon fel tudja dobni az akkucsomag küllemét és egy értelmes kiegészítő. Az eredeti ötlet innen származik, a videóból a cella feszmérő átalakítása és bekötése könnyen követhető. Nálam helyszűke miatt - no meg amiatt is, mert a buzzereket nem tudtam sérülésmentesen kioperálni az egyik típusúból - az áramkör csipogó nélküli, a riasztási funkció nálam ki van kapcsolva. Ennek a kütyünek létezik egy "dobozolt" kivitele is (picit drágább, a képeken a sárgás színű a NYÁK-ja), ebből gond nélkül át lehet szerelni forrasztási oldalra a csipogókat.
   Az akku-őr indítását a negatív tápfeszének (PIN1) ágába iktatott, az akkupakk oldalába behelyezett mikrokapcsolóval lehet. 

 Mi mennyibe került?

     Nos, itt az ideje a bevetett anyagi eszközök gyors összegzésére... A CMI 18V felújítása (két pakk van, emiatt majd a dupláját kell venni a végeredménynek, a tápmodulra persze ez nem vonatkozik), az akkuk ~3.500Ft + BMS ~500Ft + akku őr ~300Ft  ≅ 4.500 Ft volt + a tápmodul ~400Ft, így 10.000Ft környékén megált a két pakk. Még, ha zsír új pl.: a 2.000Ft-os (LG IMR18650-HE2 2,5Ah/20A) ipari cellákkal dolgoztam volna, az is olcsóbban jön ki, mint az erre szakosodott cégek legkedvezőbb ajánlata. Az más kérdés, hogy még nincs vége ennek a projektnek, de erről majd később...    

    A Pro Work AS12 felújítása: a 3db cella 2.400Ft + BMS ~700Ft + tápmodul ~400Ft + külső adapter ~1.000Ft + akku őr ~300Ft  + ez + az ≅ 5.000Ft volt. Ha itt is a fentiekben említett új 'bóti' cellát használtam volna, akkor is az előzőekhez hasonlóan alakul a kép: úgy is olcsóbb lett volna.

A fekete leves és a nem várt meglepetés 

    Nos, minekután 'körbeörömködtem' magam, hogy milyen ügyesen és olcsón kihoztam a felújítást, így a blog vége felé leírom, hogy mekkora nagy bukta a CMI 18V projekt: a BMS 15A-es korlátja sajnos kevés. A tervezgetési szakaszban ahogy számolgattam, és olvasgattam a BMS specifikációját úgy gondoltam, hogy a 25A-es csúcsterhelhetőség elég lesz a motor indításához, a 15A-es folyamatos áramnál meg csak nem eszik többet a cucc. 'Hát de'...

    Ez a CMI 18V egy izmos darab, erősnek is látszott, még vezetékes korában (mondjuk itt mértem anno az áramfelvételét, de csak ~12A volt a csúcs amit láttam, igaz egy kicsit magasabb feszültségen is járt, mint 21V...) is kinyírhatatlannak bizonyult, így sokat vártam a felújításától. No meg ez volt az első akkus csavarbehajtóm, és mint az elsőt, azt ugye az ember ...
    Elég vicces lehetet az ábrázatom, amikor kipróbáltam a kész kütyüt: az első nagyobb terhelésre megpróbált belefeküdni, de még mielőtt meg tudná mutatni az erejét, leáll... Mondjuk jogosan, mert lekapcsol a BMS 15A-nál. Kikerülve a BMS-t, és direkt az akkukról meghajtva a csavarbehajtót terhelés alatt meg sem tudtam mérni az áramfelvételt: a műszerem csak 20A-ig mér... Azt nem tudom, hogy ez az 'áraméhség' a CMI 18V típus tulajdonsága-e, vagy csak az én kütyüm ilyen, de majd megpróbálom egy másik géppel is a pakkomat. Végső esetben kell egy izmosabb BMS! Így első ránézésre lehet, hogy ez a típus lesz a következő áldozat, kissé drága ugyan, de már mindegy, csak jó legyen... Viszont ez meg gyanúsan olcsó és döbbenetesen nagyot tud. Mindegy, ki fogom próbálni, még így is olcsóbban jövök ki, mint a 'bóti' felújítás költsége lenne.

     Ami viszont nagy meglepetés volt a számomra, az a Pro Work AS12, amit művelt a felújítás után. Olyan kis 'hobby' ('nyomit' akartam igaziból írni) kinézete van, nem igazán vár tőle sokat az ember. Ennek ellenére bivaly erős lett, igazi nem várt meglepetést okozva ezzel, sok segítséget jelent a munkáimban. Kiválóan teljesít, sem a motor sem az akkupakk nem melegszik, jobb, mint volt (mondjuk eleve hibásan került hozzám....). A BMS illik a pakk teljesítményéhez - gyanítom, hogy ez a BMS le is kapcsolja a töltésről a pakkot, ha fel van töltve, mert a töltő 'CC/CV' LED-je együtt alszik ki a 'CH'-val. A CMI esetében ez nem így van, szépen bejárja a várt utat: 'CC/CV' és a 'CH' együtt aktív, majd csak a 'CH', aztán már az sem - , a cellák feszültsége azonos, vagy max 40mV-al térnek el egymástól, stb. Csak szuperlatívuszokban tudnám folytatni, de inkább nem...  

Összefoglalásként

     Egy hasonló akkupakk átalakítási projekt - mondhatni - gyakorlatilag mindig együtt jár a töltő/dokkoló átalakításával is. Bár láttam olyan megoldásokat, amik ezt a fázist kihagyták, ezt azért a biztonság kedvéért én nem kockáztattam meg. Nem túl nagy munka, és mint azt láthattuk meglehetősen olcsón ki lehet hozni, továbbá minden - általam fontosnak vélt - tekintetben megéri. 
   A szerszámgépekbe csak nagyobb terhelhetőségű (nagyobb áramok leadására képes) cellákkal érdemes gondolkodni, sok kommentet olvastam arról, hogy 'pedig ugyan azt csináltam mint Ön, de el sem indul a gép', aztán néhány sorral és kérdéssel lejjebb meg kiderül, hogy valami egyszerűbb cellákkal próbálkozott az emberünk. 
    Bár az ilyen átalakítások által remélt előnyök (a li-ion cellák nagyobb kapacitása miatt az eszközök hosszabb ideig bírják a következő töltésig, nem kell a memória effektussal számolni, könnyebb az egész szerszám, stb.) ne homályosítsák el a biztonságra és körültekintő munkára való törekvéseinket! 
    Utolsó mondatként is azt írom le,  hogy a li-ion cellákkal való munka során igen is komolyan kell venni a biztonsági előírásokat, az egyes cellák specifikációjában minden esetben nézzünk utána, hogy mit is ajánl a gyártó, milyen körülmények között ajánlja a termékét! 

 Források

• akkufelujítás.hu: Mi a különbség a Ni-Cd, Ni-MH és a Li-ion között?
• elemlampablog: Lítium-ion (Li-Ion) akkukról egyszerűen
• youtube.com
• ebay.com
• Hobby elektronika fórum: Li-Po - Li-ion akkumulátor és töltője
• dr. Nagy László: Líthium-ion akkumulátorok üzemeltetési kérdései
• wikipedia: Battery management system, Battery balancing
• Ron / spinningmagnets: BMS’s, what the hell do they do?
• Ryan Roderick: A Look Inside Battery-Management Systems
• Davide Andrea: White Paper - How much balancing current do you need?
• batteryuniversity.com: Series and Parallel Battery Configurations

Update (2018.04.07)

   Blackbile - ennek a bejegyzésnek az egyik kommentjében - felhívta a figyelmemet egy orosz blog bejegyzésére, amelyben pont a nekem is problémát okozó CF-5S15A-A BMS 'megpatkolását' (kerestem rá jobb szót, de ez illik igazán ide) illusztrálja a hozzászóló, ill. Balckbile maga is kipróbálta és működött neki is. Bár az orosz bejegyzés (Google fordítása) szerint  valószínűleg az indítással birkózott a sorstárs, nekem viszont a nagy terhelések esetén voltak problémáim, gondoltam, hogy egy próbát azért megér.  
Hát megdöbbentem az eredményen: működik a dolog.....
    Hasonlóan Blackbile-hez, én is egy 1uF-os kondival kezdtem. A kondi 470nF-ig még érezteti a hatását, de 330nF-nál már újra előjön a korai lekapcsolás esete.

   Mivel nem igazán tudom, hogy ezzel a módosítással a BMS vajon biztonságosan üzemeltethető-e?, emiatt természetesen senkinek sem ajánlom ezt a fajta patkolást: minden esetben a biztonság az első! Vagyis az igazi végeredményt a BMS cseréjétől várom majd magam is. Mindenesetre köszönöm a tippet, igazán kellemes meglepetést okozott ez a trükk kipróbálása!

 Update (2018.04.25) - CMI 18V BMS szíváltültetés

    Végül is a CMI 18V csavarbehajtóhoz  ezt, egy XL-MH9959 típusú BMS-t választottam. A specifikációja alapján (21V töltőfesz, max 20A folyamatos kisütő áram, rövidzárvédelem, ~70°C hővédelem, + normál - balansz nélküli - BMS funkciók) ígéretesnek tűnt és elég olcsó is: ~770Ft, így érdemesnek gondoltam kipróbálni. Egyetlen plusz munkát jelentő tulajdonsága van, mégpedig az, hogy a töltés és a kisütés (töltő dokkoló és a csavarbehajtó motor) más-más porton van, azaz a töltését egy harmadik póluson kell megoldani. De sebaj, a csavarbehajtó akkupakkja is és a dokkoló is 3 pólusú, csak eddig nem használtam a harmadikat (középsőt).

    Kevesebb, mint három hét alatt meg is jött a 2 db BMS, így nekiálltam a cserének. Az új BMS elég brutálisan néz ki - mindenféle rövidke drótok lógnak ki belőle + csatlakozó sínekkel is ellátta a megálmodója -   így az első dolgom az volt,  hogy minden lepucoltam róla, amire nincs szükségem.

Bár elég sokfelé meg lehet találni a bekötését, de gondoltam én is csinálok egyet. Ezen jól látszik, hogy nem csak a töltésnek kell egy másik csatlakozási pontot biztosítani, hanem még az akkupakk negatív pontjának bekötésénél is figyelni kell: nem a csavarbehajtó és a töltő negatív pólusára megy! (A buci, kisértékü SMD ellenállásokon is látszik, hogy ez valószínűleg a negatív ágon végzett túláram figyelés miatt szükséges).

    A BMS bekötése - jól elrendezett cellák esetében nagyon könnyű (a másik pakk celláit valahogy nem sikerült "jól elrendeznem", így annak a bekötését meg sem mutatom...), a hővédelem NTC-jét kicsit meghosszabbított lábakkal a "cella-gúla" közé helyeztem. A következő lépés az akkupakk csatlakozó fejének kialakítása: a töltés eljuttatása a BMS "C+" jelzésű pontjára. Erre a középső, eddig a negatív ággal összekötött érintkezőjét használtam, nem kíván túl bonyolult átalakítást, könnyen kivitelezhető.  Ennek a BMS-nek sem kellett töltés, hogy feszültséget adjon, egyből használatba lehetett venni.

    Persze nem szabad elfelejteni a töltő dokkoló átalakítását sem: tulajdonképpen ez a feladat is egy vezeték átforrasztásában merül ki: az eddigi pozitív pakk csatlakozás helyett már a középső csatlakozóra kell vezetni a töltőáramot, töltés alatt tehát a pakk pozitív pólusa nem kap semmit sem.

A végeredmény megfelelt a várakozásoknak, nem kapcsol le idejekorán a BMS, erős lett ez a csavarbehajtó is, ráadásul már hővédelem is van. Szóval végre pipa jel kerülhet erre a projektre is, és így már nem kell tartani a gyanútlan olvasónak attól, hogy még folytatnám a csavarbehajtós történetet (mondjuk, ezt én is remélem....)

   A következő posztomban az "analóg" (NE556 alapú) ponthegesztőmet fogom digitalizálni egy Arduino Nano architektúrájú vezérléssel (Nokia 5110-es LCD display, KY-040 rotary encoder, DS18B20 MOT hőmérsékletmérés, kettős- impulzusszámlálásos hegesztés, stb.), amit megpróbálok megfejelni azzal, hogy egy igazi DIY (próbapanelon, diszkrét elemekből összerakott) Nano-val fog menni. A kissé már megkopott C/C++ ismereteimet már nagyjából leporoltam, a kapcsolási rajz már összeállt, a firmware (természetesen opensource lesz) fejben már fut. Még az ATMega328P-PU mikrovezérlőkre és egy FTDI-re (no meg a biztonság kedvéért egy szerencsés árverésen igen csak jó áron megszerzett UNO klónra és néhány ISP típusra) várok, hogy megérkezzenek. Szóval ugyan mi baj történhet? .... Majd leírom ....